Перейти на главную страницу
Выигрыш от применения всех этих методов определяется степенью некоррелированности сигналов в ветвях системы разнесения. В случае узкополосных аналоговых систем достаточно определить степень улучшения по статистике глубины замирания на одной частоте. В случае широкополосных цифровых систем улучшение за счет разнесения будет зависеть также от статистики внутриполосных искажений.
Коэффициент улучшения за счет разнесения, I, с точки зрения глубины замирания, A, определяется как:
I p ( A ) / pd ( A ), (107)
где pd (A) – процент времени, когда в обеих ветвях системы разнесения глубина замирания сигнала больше A, а p(A) – соответствующий процент времени в незащищенной системе. Коэффициент улучшения за счет разнесения в случае цифровых систем определяется как отношение процентов времени превышения для заданного BER с разнесением и без него.
– необходимостью поддержания минимального по возможности просвета для нижней антенны (в рамках руководящих указаний в п. 2.2.2 в отношении просвета), для того чтобы свести к минимуму число случаев появления замираний из-за поверхностной многолучевости (см. п. 6.1.3);
– необходимостью получения заданного коэффициента улучшения качества за счет пространственного разнесения для трасс, проходящих над сушей (см. п. 6.2.2);
– необходимостью сведения к минимуму вероятности того, что сигнал на одной разнесенной антенне будет подвергаться замираниям из-за поверхностной многолучевости, в случаях когда замирания наблюдаются на другой антенне.
Пошаговая процедура для определения величины разноса антенн заключается в следующем:
Шаги 1–4: Используя Шаги 1–4 из п. 6.1.2.3, определить:
– имеются ли какие-либо зоны на трассе, где могут наблюдаться значительные поверхностные зеркальные отражения; и
– требуется ли применение пространственного разнесения для борьбы с замираниями из-за поверхностной многолучевости.
(Что касается пролетов из двух ветвей с применением пассивных рефлекторов, причем один или несколько пассивных рефлекторов находятся в непосредственной близости, см. Примечание 1.) Если зоны со значительными поверхностными зеркальными отражениями отсутствуют, переходят к Шагу 8.
Расстояние 1 на станции 1 можно вычислить путем замены величин h1 и d1 в уравнении (108) величинами h2 и d2, соответственно.
Выполнить этот шаг для каждой возможной зоны зеркального отражения.
Шаг 6: Вычислить значения возможного оптимального разноса антенн для того же диапазона значений k из выражений:
S1 1 / 2, 31 / 2, 51 / 2 и т. д. S2 2 / 2, 32 / 2, 52 / 2 и т. д. м . (109)
Снова выполнить этот шаг для каждой возможной зоны зеркального отражения.
Для трасс, в которых уровень отраженного поверхностью сигнала ожидается примерно равным уровню прямого сигнала при нормальных условиях рефракции (т. е. медианное значение k или k = 4/3), в качестве фактического разноса должен выбираться минимальный оптимальный разнос, полученный в Шаге 6 (т. е. S1 = 1 / 2) для медианного значения k (см. Примечание 2). Это обеспечит защиту при применении пространственного разнесения для наибольшего диапазона значений k. (На низких частотах для реализации даже этого минимального оптимального разноса может потребоваться увеличение высоты верхней антенны.)
Для трасс, в которых не ожидается, что уровень отраженного поверхностью сигнала будет примерно равным уровню прямого сигнала при нормальных условиях рефракции (см. пп. 6.1.2.4 и 6.1.2.5 для того, чтобы определить, имеет ли место такой случай), возможен другой подход к проектированию. Он заключается в выборе большей величины оптимального разноса в уравнении (109) (например, S1 = 31 / 2 или 51 / 2) для медианного значения k, такого, который приближается по величине, но все же меньше, чем . Такая мера уменьшит вероятность появления замираний из-за поверхностной многолучевости и, кроме того, благодаря пространственному разнесению даст определенную существенную защиту от замираний, если они возникнут. Преимущество от снижения вероятности появления замираний из-за поверхностной многолучевости требуется соизмерять с недостатком использования неоптимального разноса для такого большого диапазона эффективных значений k (см. Примечание 3).
Как отмечено в п. 2.2.2.2, на некоторых протяженных трассах (обычно надводных) иногда может потребоваться применение трех разнесенных в пространстве антенн. В этом случае разнос между верхней и средней антеннами должен соответствовать наименьшему возможному оптимальному значению из уравнений (109). Высота самой низкой антенны должна основываться на правиле определения просвета в п. 2.2.2.2 (см. Примечание 4).
Для полученной величины разноса антенн провести расчет коэффициента улучшения за счет разнесения, а также уровня сбоев с использованием методов в пп. 6.2.1 и 6.2.2. Если разнос антенн превышает предельное значение S 23 м согласно уравнению (109), провести расчет для этого предельного значения, поскольку фактическое улучшение качества при большем разносе будет еще более значимым. При необходимости, вычислить новую высоту для верхней антенны для того, чтобы удовлетворить критериям сбоев. Во многих случаях, если просвет на трассе для нижней антенны выбран так, чтобы свести к минимуму вероятность расширения прямого луча и последующих замираний из-за поверхностной многолучевости, нет необходимости в увеличении высоты верхней антенны.
ПРИМЕЧАНИЕ 1. – Для случая использования пролетов из двух ветвей с применением пассивных рефлекторов, причем один или несколько пассивных рефлекторов находятся в непосредственной близости, предполагается, что каждая ветвь первоначально обрабатывается как независимая линия связи для определения разноса антенн на каждом конце. Если явные поверхностные зеркальные отражения отсутствуют, то в этом случае разнос, определяемый для более протяженной ветви, должен применяться и на короткой ветви.
ПРИМЕЧАНИЕ 2. – Эти трассы должны быть в основном трассами, на которых отраженная поверхностью волна возникает над водой и при нормальных условиях не блокируется, а угол между прямой волной и отраженной волной на обеих антеннах лежит в пределах половинной ширины лепестка антенны по уровню 3 дБ. Трассы над сушей, для которых отражение возникает на очень гладкой поверхности суши (например, равнина с влажной почвой или покрытая снегом), также могут отвечать этим требованиям.
ПРИМЕЧАНИЕ 3. – В данном случае считается, что преимущество от снижения вероятности появления замираний из-за поверхностной многолучевости является более важным фактором. Ожидается, что когда возникают значительные замирания из-за поверхностной многолучевости, причиной этого явления будет приземный волновод либо другой экстремальный слой с большим отрицательным градиентом рефракции, расположенный непосредственно под трассой или частично под трассой. При этих условиях, будут непригодны эффективные значения k, которые меньше медианных значений. В любом случае определяемый оптимальный разнос антенн должен основываться на медианном эффективном значении k.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. – Если разнос между средней и нижней антеннами может быть выбран в соответствии с уравнениями (109), с небольшой корректировкой исходя из правила определения просвета в п. 2.2.2.2, то тогда может быть получено некоторое дополнительное улучшение качества.
– угол в направлении доминирующего зеркального отражения вдоль трассы (при условии k = ∞); и
– угол, дающий потери в 3 дБ относительного опорного направления (см. Примечание 2).
Если на трассе имеются несколько мест со значительными зеркальными отражениями, то можно выбрать компромиссный угол наведения. Если явное зеркальное отражение отсутствует, может быть выбран угол в направлении предполагаемого самого сильного диффузного отражения (т. е. от поверхности и/или от растительности). В противном случае, эта антенна должна быть ориентирована в направлении линии прямой видимости в нормальных условиях или в направлении горизонта, если линия прямой видимости закрыта препятствием.
ПРИМЕЧАНИЕ 1. – Следует отметить, что оптимальные углы наклона для передающей и приемной антенн не будут одинаковыми, если только не идентичны высоты антенн над точкой поверхностного отражения. Больший угол наклона соответствует антенне с большим углом в направлении поверхностного отражения (см. п. 6.1.2.5).
ПРИМЕЧАНИЕ 2. – Основная цель здесь двоякая:
– обеспечить комбинацию уровней прямого и отраженного от поверхности сигналов, которая существенно отличается от комбинации уровней на верхней антенне, с тем чтобы максимизировать эффект углового разнесения;
– обеспечить дополнительную защиту за счет разнесения в условиях сильных амплитудных замираний, вызванных расширением луча прямой волны в одном или нескольких волноводах вдоль трассы (т. е. более вероятно, что уровень надлежащим образом усиленного сигнала, отраженного от поверхности, останется в этих условиях выше порогового уровня шума).
Предельный уровень 3 дБ служит для того, чтобы избежать слишком сильного снижения уровня прямого сигнала на разнесенной антенне, в частности, когда основное зеркальное отражение расположено перед антенной.
Отметим, что результирующий угол наклона может быть положительным по отношению к линии прямой видимости при нормальных условиях, в частности, если прямой сигнал в разнесенной антенне подвержен значительным дифракционным потерям при нормальных условиях (т. е. закопанная антенна).
Соответствующий разнос частот между основным и резервным каналами в системах с частотным разнесением регулируется тремя факторами:
– имеющийся частотный план системы (см. Рекомендации МСЭ-R серии F);
– необходимость получения заданного коэффициента улучшения за счет частотного разнесения для трасс над сушей (см. п. 6.2.5.2); и
– желательность сведения к минимуму вероятности того, что сигнал на одной частоте будет испытывать замирания одновременно с сигналом на другой частоте на трассах с сильным отражением.
Пошаговая процедура для определения величины разноса частот заключается в следующем:
– имеются ли какие-либо зоны на трассе, где могут наблюдаться значительные поверхностные зеркальные отражения; и
– требуется ли применение частотного разнесения для борьбы с замираниями из-за поверхностной многолучевости. Если зоны со значительными поверхностными зеркальными отражениями отсутствуют, переходят к Шагу 8.
Шаг 5: Для того же диапазона эффективных значений k в Шаге 3 вычислить минимальный оптимальный разнос частот основного и резервного каналов из выражения:
, (110)
где, как и ранее, h1 и h2 указываются в метрах, а d, d1 и d2 – в километрах. Выполнить этот шаг для каждой возможной зоны зеркального отражения.
Снова выполнить этот шаг для каждой возможной зоны зеркального отражения.
Для трасс, в которых не ожидается, что уровень отраженного(ых) поверхностью сигнала(ов) будет примерно равным уровню прямого сигнала при нормальных условиях рефракции (см. пп. 6.1.2.4 и 6.1.2.5, для того чтобы определить, имеет ли место такой случай), возможен другой подход к проектированию в маловероятных примерах. Он заключается в выборе большей величины оптимального разноса в уравнении (111) для медианного значения k, если это позволяют частотный план и параметры трассы (такие, как неизбежно большая высота антенн, h1 и/или h2, над отражающей поверхностью), или в применении разнесения с использованием встречных полос частот. Недостаток использования разноса частот, превышающего минимальное оптимальное значение заключается в том, что он не будет таким же эффективным в большом диапазоне эффективных значений k (см. Примечание 2).
Для пролетов с одним или более пассивными ретрансляторами, задающими два или более отдельных сегментов, уравнение (110) должно применяться по отдельности к отдельным сегментам, имеющим явные зеркальные отражения, а вклады отдельных сегментов должны складываться для получения полного значения fmin. В процессе сложения должны игнорироваться сегменты без явного зеркального отражения.
Шаг 8 – трассы без явных поверхностных зеркальных отражений: Выполнить расчеты улучшения за счет разнесения с использованием метода в п. 6.2.5.2 и отрегулировать разнос частот для сведения к минимуму сбоев в рамках ограничений частотного плана.
ПРИМЕЧАНИЕ 1. – Эти трассы должны быть в основном трассами, на которых отраженная поверхностью волна возникает над водой и при нормальных условиях не блокируется, а угол между прямой волной и отраженной волной на обеих антеннах лежит в пределах половинной ширины главного лепестка антенны по уровню 3 дБ. Трассы над сушей, для которых отражение возникает на очень гладкой поверхности суши (например, равнина с влажной почвой или покрытая снегом), также могут отвечать этим требованиям. В обоих случаях наименьшие оптимальные разносы частот наблюдаются на коротких трассах при большой высоте антенн над отражающей поверхностью.
ПРИМЕЧАНИЕ 2. – Для трасс с несколькими существенными отраженными поверхностью сигналами, особенно теми, уровни которых ориентировочно соизмеримы, должен быть найден определенный вид компромисса между различными прогнозируемыми идеальными разносами частот и разносами, имеющимися в частотном плане. Снова подчеркивается, что разносы частот, меньшие чем идеальный, позволят получить некоторую защиту за счет разнесения.
где:
причем:
Уравнение (112) основано на данных, взятых из банка данных 3-й Исследовательской комиссии по радиосвязи, для следующих диапазонов переменных: 43 d 240 км, 2 f 11 ГГц и 3 S 23 м. Есть основания предполагать, что это уравнение остается корректным для коротких трасс длиной 25 км. Процент времени превышения, pw, можно вычислить с помощью уравнения (7) или (8), в зависимости от ситуации. Уравнение (112) справедливо в диапазоне глубоких замираний, для которого корректно уравнение (7) или (8).
где коэффициент улучшения, Ins, можно определить с помощью уравнения (112) для глубины замирания A (дБ), соответствующей запасу на амплитудное замирание F (дБ) (см. п. 2.3.6), а Pns – из уравнения (29).
где коэффициент корреляции относительных амплитуд, rw, определяется как:
где Pns – вероятность сбоев в незащищенной системе, определяемая с помощью уравнения (29).
где Ps – вероятность сбоев в незащищенной системе, определяемая с помощью уравнения (74).
где:
f : частота несущей (ГГц);
F: запас на амплитудное замирание (дБ).
Это уравнение применяется только для следующих диапазонов параметров:
2 f 11 ГГц,
30 d 70 км,
f / f 5%.
где Gm – среднее значение градиента рефракции (N единиц/км). Если совершенно отчетливо присутствует сильное отражение от поверхности земли, можно оценить по углу прихода отраженного луча при стандартных условиях распространения.
где:
и
: угловое разнесение двух диаграмм направленности;
: ширина луча на уровне половинной мощности диаграмм направленности антенн.
где Ps – вероятность сбоев в незащищенной системе (см. Шаг 3 в п. 5.1).
где kns,s и kns, f – неселективные коэффициенты корреляции, рассчитанные для пространственного разнесения (см. п. 6.2.5.1) и частотного разнесения (см. п. 6.2.5.2), соответственно.
Остальные шаги такие же, как и в случае пространственного разнесения.
где kns,s и k ns, f рассчитываются, как в п. 6.2.5.4.
где Pns определяется с помощью уравнения (29).
где Ps – вероятность сбоев в незащищенной системе, определяемая с помощью уравнения (74).
полученного с помощью методов, описанных в пп. 2.3.6, 4.1, 5.1 и 6.2.5.
За вероятность полного сбоя, вызванного дождем, принимается большая из величин, Prain и PXPR, полученных с помощью методов, представленных в пп. 2.4.7 и 4.2.2.
Методы прогнозирования сбоев для цифровых радиосистем были разработаны на основе определения сбоя как значения BER, превышающего заданный порог (например, 1 10–3), с тем чтобы удовлетворялись требования, изложенные в Рекомендации МСЭ-Т G.821. Сбои подразделяются на те, которые связаны с характеристиками ошибок, и те, что влияют на готовность (см. Рекомендации МСЭ-R F.594, МСЭ-R F.634, МСЭ-R F.695, МСЭ-R F.696, МСЭ-R F.697, МСЭR F.1092, МСЭ-R F.1189 и МСЭ-R F.557). Сбои в условиях ясного неба преимущественно относятся к тем, что влияют на характеристики системы, а сбои из-за осадков – к тем, что оказывают влияние на готовность системы. Однако существует вероятность, что на готовность могут оказать воздействие явления, характерные для ясного неба, а на характеристики системы – осадки.
Исследования, проведенные в восточноевропейских странах с умеренным климатом, показывают, что явления многолучевого распространения с наибольшей вероятностью возникают зимой и в течение двух предыдущих месяцев. Что касается испытаний, которые должны проводиться летом, период в течение дня, когда такие явления наблюдались реже всего, приходился на 10 час. 00 мин. – 14 час. 00 мин. местного времени.
Исследования, проведенные в западноевропейских странах с приморским климатом на широте 60° с. ш., показывают, что явления многолучевого распространения реже всего возникают в период 13 час. 00 мин. – 20 час. 00 мин. местного времени независимо от времени года. Зимний период был менее всего подвержен замираниям, вызванным многолучевым распространением; за этим период следуют осень и весна.
Дополнение 1
к Приложению 1
Метод определения геоклиматического коэффициента K
Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, требующиеся для проектирования наземных систем прямой видимости
07 10 2014
7 стр.
Метод прогнозирования распространения сигнала на конкретной трассе для наземных служб "из пункта в зону" в диапазонах увч и овч
12 10 2014
10 стр.
Подвижная спутниковая служба, спутниковая служба радиоопределения, любительская спутниковая служба и относящиеся к ним спутниковые службы
02 09 2014
1 стр.
Технические и эксплуатационные характеристики океанографических радаров, работающих в подполосах
15 12 2014
1 стр.
Защита радиоастрономической службы от нежелательных излучений, вызванных применением широкополосной
02 10 2014
1 стр.
Технические характеристики и критерии защиты воздушных радионавигационных систем, не относящихся к икао
02 10 2014
1 стр.
Эталонная функция электронно-оптического преобразования для плоскопанельных дисплеев, используемых в студийном
15 09 2014
1 стр.
Характеристики и критерии защиты для радаров, работающих в радиолокационной службе в полосе частот 30300 мгц
02 10 2014
1 стр.